Sebuah Benda Yang Terbuat Dari Baja Memiliki Panjang 1000 Cm

KlikBelajar.com – Sebuah Benda Yang Terbuat Dari Baja Memiliki Panjang 1000 Cm

Pemuaian yaitu insiden bertambah besarnya ukuran suatu benda alasannya yaitu kenaikan suhu yang terjadi pada benda padat tersebut. Kenaikan suhu yang terjadi, mengakibatkan benda itu menerima embel-embel energi berupa kalor yang mengakibatkan molekul-molekul pada benda tersebut bergerak lebih cepat.

blogspot.com/-iq1czFo0T7E/WwKRbj-YHUI/AAAAAAAAEl0/AlWN9IjT2DELMZRebluGEWyKCMVLh983QCLcBGAs/s1600/Contoh-Soal-Pemuaian.jpg” imageanchor=”1″ style=”margin-left: 1em; margin-right: 1em;”>Pemuaian yaitu insiden bertambah besarnya ukuran suatu benda alasannya yaitu kenaikan suhu yang  Belajar Fisika 20 Contoh Soal Pemuaian Panjang, Luas dan Volume Beserta Jawabannyablogspot.com/-iq1czFo0T7E/WwKRbj-YHUI/AAAAAAAAEl0/AlWN9IjT2DELMZRebluGEWyKCMVLh983QCLcBGAs/s1600/Contoh-Soal-Pemuaian.jpg” title=”Belajar Fisika 20 Contoh Soal Pemuaian Panjang, Luas dan Volume Beserta Jawabannya” />

Pemuaian sanggup terjadi dalam tiga kondisi, yaitu pemuaian panjang (hanya dialami zat padat), pemuaian luas (hanya dialami zat padat) dan pemuaian volume (dialami zat padat, cair dan gas).

Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas perihal kumpulan pola soal dan pembahasan perihal pemuaian panjang, luas dan volume. Namun sebelum itu, kita ringkas dahulu rumus-rumusnya, yaitu sebagai berikut.

Rumus Pemuaian Panjang

Suatu benda yang mula-mula mempunyai panjang L

 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar

T, maka panjang selesai benda (L) sesudah pemanasan dirumuskan sebagai berikut.

L = L

(1 +
α

T) ….…… Pers. (1)

Keterangan:

L = panjang benda ketika dipanaskan (m)

L

 = panjang benda mula-mula (m)

α
 = koefisien muai linear/panjang (/
o
C)


T = perubahan suhu (
o
C)

Rumus Pemuaian Luas

Suatu benda yang mula-mula mempunyai luas A

 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar

T, maka luas selesai benda (A) sesudah pemanasan dirumuskan sebagai berikut.

A = A

(1 +
β

T) ….…… Pers. (2)

Keterangan:

A = luas benda ketika dipanaskan (m
2
)

A

 = luas benda mula-mula (m
2
)

β
 = 2
α

= koefisien muai luas (/
o
C)


T = perubahan suhu (
o
C)

Rumus Pemuaian Volume

Suatu benda yang mula-mula mempunyai volume V

 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar

T, maka volume selesai benda (V) sesudah pemanasan dirumuskan sebagai berikut.

V = V

(1 +
γ

T) ….…… Pers. (3)

Keterangan:

V = luas benda ketika dipanaskan (m
3
)

V

 = luas benda mula-mula (m
3
)

γ
 = 3
α

= koefisien muai volume (/
o
C)


T = perubahan suhu (
o
C)

Pemuaian Volume pada Gas

Berdasarkan proses pemanasannya, pemuaian volume yang dialami zat gas dibedakan dalam tiga jenis kondisi, yaitu sebagai berikut.

1. Pemuaian Volume pada Tekanan Tetap (Isobarik)

Pada tekanan tetap, volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Pernyataan itu disebut
Hukum Gay-Lussac
. Secara matematik sanggup dinyatakan:

V T

Atau secara lengkap sanggup ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

V

=

tetap

atau

V
1

=

V
2

… Pers. (4)

T

T
1

T
2

2. Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)

Pada volume tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Pernyataan itu disebut juga dengan
hukum Gay-Lussac
. Secara matematik sanggup dinyatakan sebagai berikut.

P T

Atau secara lengkap sanggup ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

P

=

tetap

atau

P
1

=

P
2

… Pers. (5)

T

T
1

T
2

3. Pemuaian Volume Gas pada Suhu Tetap (Isotermis)

pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Pernyataan itu disebut
hukum Boyle
. Salah satu penerapan aturan Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari aturan Boyle tersebut, diperoleh:

PV = tetap

atau

P
1
V
1
 = P
2
V
2
 ………. Pers. (6)

Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum berubah dan suhu berubah maka sanggup diselesaikan dengan persamaan
hukum Boyle – Gay Lussac
, dimana:

PV

=

tetap

atau

P
1
V
1

=

P
2
V
2

… Pers. (7)

T

T
1

T
2

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Sebuah benda yang terbuat dari baja mempunyai panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, kalau terjadi perubahan suhu sebesar 50°C?

Penyelesaian:

Diketahui :

L

 = 1000 cm


T = 50 °C

α
 = 12 × 10
-6
 °C
-1
 (lihat di tabel koefisien muai panjang)

Ditanyakan :

L = …?

Jawab:

L = L

(1 +
α

T)

Baca :   Hitunglah Keliling Dan Luas Daerah Yang Diarsir Pada Gambar Berikut

L = L

 + L

α

T

L

 L

 = L

α

T


L = L

α

T


L = 1000 × 12 × 10
-6
 × 50


L = 60 cm

Jadi, pertambahan panjang benda tersebut sebesar 60 cm.

2. Pada suhu 30
o
C sebuah pelat besi luasnya 10 m
2
. Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90
o
C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/
o
C, maka tentukan luas pelat besi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

A

 = 10 m
2

T

 = 30
o
C

T = 90
o
C


T = T

 T

 = 90

 30 = 60
o
C

α
 = 0,000012/
o
C

β
 = 2
α
 = 2 × 0,000012/
o
C = 0,000024/
o
C

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A

(1 +
β
 ×

T)

A = 10(1 + 0,000024 × 60)

A = 10(1 + 0,00144)

A = 10 × 1,00144

A = 10,0144 m
2

Jadi, luas pelat besi sesudah dipanaskan yaitu 10,0144 m
2
.

3. Sebuah baskom mempunyai volume 1 liter pada suhu 25
o
C. Jika koefisien muai panjang baskom 2
×
 10
-5
/
o
C, maka tentukan volume baskom pada suhu 75
o
C!

Penyelesaian:

Diketahui:

γ
 = 3
α
 = 3 × 2 × 10
-5
/
o
C = 6 × 10
-5
/
o
C


T = 75
o
C

 25
o
C = 50
o
C

V

 = 1 L

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

V = V

(1 +
γ
 ×

T)

V = 1(1 + 6 × 10
-5
× 50)

V = 1(1 + 3 × 10
-3
)

V = 1(1 + 0,003)

V = 1 × 1,003

V = 1,003 liter

Jadi, volume baskom sesudah dipanaskan yaitu 1,003 liter.

4. Pada suhu 20
o
C, panjang kawat besi yaitu 20 m. Berapakah panjang kawat besi tersebut pada suhu 100
o
C kalau koefisien muai panjang besi 1,1
×
 10
-5
/
o
C?

Penyelesaian:

Diketahui:

T

 = 20
o
C

T = 100
o
C

L

 = 20 m

α
 = 1,1 × 10
-5
 C
-1

Ditanyakan: L = …?

Jawab:

L = L

 [1 +
α
(T

 T

)]

L = 20[1 + 1,1 × 10
-5
(100

 20)]

L = 20[1 + 1,1 × 10
-5
(80)]

L = 20(1 + 8,8 × 10
-4
)

L = 20(1 + 0,00088)

L = 20(1,00088)

L = 20,0176 m

Jadi, panjang kawat besi tersebut pada suhu 100
o
C yaitu 20,0176 m.

5. Sekeping aluminium dengan panjang 40 cm dan lebar 30 cm dipanaskan dari 40
o
C hingga 140
o
C. Jika koefisien muai panjang aluminium tersebut (
α
) yaitu 2,5
×
 10
-5

o
C, tentuan luas keping aluminium sesudah dipanaskan.

Penyelesaian:

Diketahui:

A

 = 40 cm × 30 cm = 1.200 cm
2

β
 = 2
α
 = 2(2,5 × 10
-5

o
C) = 5 × 10
-5

o
C


T = 140
o
C

 40
o
C = 100
o
C

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A

(1 +
β

T)

A = 1.200(1 + 5 × 10
-5
 × 100)

A = 1.200(1 + 5 × 10
-3
)

A = 1.200(1 + 0,005)

A = 1.200(1,005)

A = 1206 cm
2

Jadi, luas penampang aluminium sesudah dipanaskan yaitu 1206 cm
2
.

6. Sebuah besi bervolume 1 m
3
 dipanaskan dari 0
o
C hingga 1.000
o
C. Jika massa besi pada suhu 0
o
C yaitu 7.200 kg dan koefisien muai panjangnya 1,1
×
10
-5
/
o
C, hitunglah massa jenis besi pada suhu 1.000
o
C.

Penyelesaian:

Diketahui:

V

 = 1 m
3

γ
 = 3
α
 = 3(1,1 × 10
-5
) = 3,3 × 10
-5
/
o
C

ρ
 = 7.200 kg/m
3


T = 1000
o
C

 0
o
C = 1000
o
C

Ditanyakan: massa jenis besi sesudah dipanaskan

Jawab:


 Volume besi sesudah dipanaskan adalah:

V = V

(1 +
γ

T)

V = 1[1 + (3,3 × 10
-5
)(1000)]

V = 1(1 + 3,3 × 10
-2
)

V = 1(1 + 0,033)

V = 1(1,033)

V = 1,033 m
3


 Setelah dipanaskan, volume benda berubah tetapi massanya tetap.

Jadi, massa jenis besi menjadi 6.969,99 kg/m
3
.

7. Sebuah kuningan mempunyai panjang 1 m. Apabila koefisien muai panjang kuningan yaitu 19
×
 10
-6
/K, tentukan pertambahan panjang kuningan tersebut kalau temperaturnya naik dari 10
o
C hingga 40
o
C?

Penyelesaian:

Diketahui:

L

 = 1 m


T = 40
o
C

 10
o
C = 30
o
C = 303 K

α
 = 19 × 10
-6
/K

Ditanyakan:

L = …?

Jawab:


L = L

α

T


L = 1 × 19 × 10
-6
 × 303


L = 5,76 × 10
-3


L = 0,00576 m

Jadi, pertambahan panjang kuningan sesudah temperaturnya naik menjadi 4
o
C yaitu 5,76 mm.

8. Sebuah batang aluminium mempunyai luas 100 cm
2
. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0
o
C hingga 30
o
C, berapakah perubahan luasnya sesudah terjadi pemuaian? (Diketahui: α = 24
× 10

6
/K).

Baca :   Alat Pemukul Dalam Permainan Softball Adalah

Penyelesaian:

Diketahui:

A

 = 100 cm
2
 = 1 m
2

ΔT = 30
o
C

 0
o
C = 30
o
C = 303 K

β = 2α = 48
× 10

6
/K

Ditanyakan:

A = …?

Jawab:

ΔA = A

βΔT

ΔA = 1 m
2
 × 48 × 10

6
/K × 303 K

ΔA = 0,0145 m
2

Jadi, perubahan luas bidang aluminium sesudah pemuaian yaitu 145 cm
2
.

9. Sebuah bola yang mempunyai volume 50 m
3
 jika dipanaskan hingga mencapai temperatur 50
o
C. Jika pada kondisi awal, kondisi tersebut mempunyai temperatur 0
o
C, tentukanlah volume selesai bola tersebut sesudah terjadi pemuaian (diketahui
α
 = 17
×
 10
-6
/K).

Penyelesaian:

Diketahui:

V

 = 50 m
3


T = 50
o
C

 0
o
C = 50
o
C = 323 K

γ
 = 3
α
 = 3(17 × 10
-6
/K) = 51 × 10
-6
/K

Ditanyakan: V = …?

Jawab:


V =
γ
V


T


V = (51 × 10
-6
)(50)(323)


V = 823.650 × 10
-6


V =0,82 m
3

Pertambahan volume yaitu selisih volume selesai dengan volume mula-mula. Maka volume akibatnya yaitu sebagai berikut.


V = V

 V

V =

V + V

V = 0,82 m
3
 + 50 m
3

V = 50,82 m
3

Jadi, volume selesai bola sesudah pemuaian yaitu 50,82 m
3
.

10. Sebatang besi yang panjangnya 80 cm, dipanasi hingga 50
o
C ternyata bertambah panjang 5 mm, maka berapa pertambahan panjang besi tersebut kalau panjangnya 50 cm dipanasi hingga 60
o
C?

Penyelesaian:

Diketahui:

L
01
 = 80 cm

L
02
 = 50 cm


T
1
 = 50
o
C


T
2
 = 60
o
C


L
1
 = 5 mm

Ditanyakan:

L
2
 = …?

Jawab:

Karena jenis materi sama (besi), maka:

α
1
 =
α
2

4000

L
2
 = 5 × 3000

4000

L
2
 = 15000


L
2
 = 15000/4000


L
2
 = 3,75 mm

11. Sebuah baskom tembaga dengan volume 100 cm
3
 diisi penuh dengan air pada suhu 30
o
C. Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya 100
o
C. Jika
α
tembaga = 1,8
×
 10
-5
/
o
C dan
γ

air = 4,4
×
 10
-4
/
o
C. Berapa volume air yang tumpah ketika itu?

Penyelesaian:

Diketahui:

V

 tembaga = V

 air = 100 cm
3


T = 100
o
C

 30
o
C = 70
o
C

α
 tembaga = 1,8 × 10
-5
/
o
C

γ
 tembaga = 3
α
 = 3 × 1,8 × 10
-5
 = 5,4 × 10
-5
/
o
C

γ
 air = 4,4 × 10
-4
/
o
C

Ditanyakan: V air yang tumpah = …?

Jawab:

Untuk tembaga:

V
t
 = V

(1 +
γ

T)

V
t
 = 100(1 + 5,4 × 10
-5
 × 70)

V
t
 = 100(1 + 3,78 × 10
-3
)

V
t
 = 100(1 + 0,00378)

V
t
 = 100(1,00378)

V
t
 = 100,378 cm
3

Untuk air:

V
t
 = V

(1 +
γ

T)

V
t
 = 100(1 + 4,4 × 10
-4
 × 70)

V
t
 = 100(1 + 3,08 × 10
-2
)

V
t
 = 100(1 + 0,0308)

V
t
 = 100(1,0308)

V
t
 = 103,08 cm
3

Jadi, volume air yang tumpah yaitu sebagai berikut.

V air tumpah = V
t
 air

 V
t
 tembaga

V air tumpah = 103,08

 100,378

V air tumpah = 2,702 cm
3

12. Gas dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1 cmHg. Jika lalu gas tersebut ditekan pada suhu tetap sehingga volum gas menjadi
1
/
4
 volum mula-mula, berapa tekanan gas yang terjadi?

Penyelesaian:

Diketahui:

P
1
 = 1 atm

V
2
 =
1
/
4
 V
1

Ditanyakan: P
2
 = …?

Jawab:

P
1
V
1
 = P
2
V
2

1V
1
 = P
2
(
1
/
4
V
1
)

V
1
=
1
/
4
V
1
P
2

P
2
 = 4 atm

13. Pada suhu 0
o
C suatu logam mempunyai panjang 75 cm. Setelah dipanasi hingga shu 100
o
C, panjangnya menjadi 75,09 cm. Berapakah koefisien muai panjang logam tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

L = 75,09 cm = 0,7509 m

L

 = 75 cm = 0,75 m

T = 100
o
C

T

 = 0
o
C

Ditanyakan:
α
 = …?

Jawab:

Untuk mencari koefisien muai panjang logam tersebut, kita gunakan persamaan berikut.

α

=

0,7509

 0,75

0,75(100

 0)

α
 = 1,2 × 10
-5
/
o
C

Jadi, koefisien muai panjang tembaga tersebut yaitu 1,2 × 10
-5
/
o
C.

14. Sebuah plat yang terbuat dari aluminium dengan luas mula-mula 40 cm
2
 mempunyai suhu 5
o
C. Apabila plat tersebut dipanaskan hingga 100
o
C, berapakah pertambahan luas aluminium tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

α
 = 2,4 × 10
-5
 /
o
C

β
 = 2
α
 = 4,8 × 10
-5
 /
o
C

Baca :   Benda Yang Bergerak Lurus Beraturan Mempunyai

A

 =  40 cm
2
 = 0,004 m
2

T

 = 5
o
C

T = 100
o
C


T = (100

 5)
o
C = 95
o
C

Ditanyakan:

A = …?

Jawab:

Untuk mencari pertambahan luas plat, kita sanggup memakai persamaan berikut.


A =
β
A


T


A = (4,8 × 10
-5
) × (4 × 10
-3
) × 95


A = 1,82 × 10
-5
 m
2

Jadi, pertambahan luas plat aluminium tersebut yaitu 1,82 × 10
-5
 m
2
.

15. Volume air raksa pada suhu 0
o
C yaitu 8,84 cm
3
. Jika koefisien muai volume air raksa yaitu 1,8
×
 10
-4
/
o
C, berapakah volume air raksa sesudah suhunya dinaikkan menjadi 100
o
C?

Penyelesaian:

Diketahui:

V

 = 8,84 cm
3

γ
 = 1,8 × 10
-4
/
o
C


T = (100

 0) = 100
o
C

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

Untuk mencari V, kita sanggup memakai rumus:

V = V

(1 +
γ

T)

V = 8,84[1 + (1,8 × 10
-4
)(100)]

V = 8,84(1 + 1,8 × 10
-2
)

V = 8,84(1 + 0,018)

V = 8,84(1,018)

V = 8,99 cm
3

Jadi, volume air raksa sesudah dipanaskan menjadi 8,99 cm
3
.

16. Sebatang pipa besi pada suhu 20
o
C mempunyai panjang 200 cm. Apabila pipa besi tersebut dipanasi hingga 100
o
C dan koefisien muai panjangnya 1,2 × 10
-5
/
o
C, hitunglah pertambahan panjang pipa besi tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

T

 = 20
o
C

T = 100
o
C

L

 = 200 cm = 2 m

α
 = 1,2 × 10
-5
/
o
C

Ditanyakan:

L = …?

Jawab:

Untuk mencari pertambahan panjang besi yaitu sebagai berikut.


L=
α
L


T


L = (1,2 × 10
-5
) × 2 × (100

 200)


L = 1,92 × 10
-3
 m

Jadi, pertambahan panjang pipa besi tersebut yaitu 1,92 mm.

17. Sebatang besi dengan panjang 4 m dan lebar 20 cm bersuhu 20
o
C. Jika besi tersebut dipanaskan hingga mencapai 40
o
C, berapakah luas beling sesudah di
panaskan? ( α = 12
× 10
-6
 /
o
C)

Penyelesaian:

Diketahui:

A

 = 4 × 0,2 = 0,8 m
2

ΔT = (40

 20)
o
C = 20
o
C

α = 12
× 10
-6
 /
o
C

 β = 24
× 10
-6
 /
o
C

Ditanya: A = … ?

Jawab:

ΔA = βA

ΔT

ΔA
 = (24 × 10
-6
)(0,8)(20)

ΔA
 = 384 × 10
-6
 m
2

ΔA
 = 0,384 × 10
-3
 m
2

Luas besi sesudah dipanaskan yaitu sebagai berikut.

A =A

 + ΔA

A = (0,8) + (0,384 × 10
-3
)

A = (800 × 10
-3
) + (0,384 × 10
-3
)

A = 800,384 × 10
-3
 m
2

A = 0,800384 m
2

Dengan demikian, luas batang besi sesudah dipanaskan yaitu 0,800384 m
2
.

18. Volume gas pada suhu 27
o
C yaitu 300 cm
3
. Berapakah volume gas kalau suhunya diturunkan menjadi 15
o
C pada tekanan sama?

Penyelesaian:

V

 = 300 cm
3

T

 = 27
o
C

T = 15
o
C

Ditanyakan: V ketika 15
o
C

Jawab:

Untuk mencari volume pada suhu 15
o
C, kita sanggup memakai persamaan berikut.

V

=

300

1

+

1

(15

 27)

273

V = 300[1 + (-0,044)]

V = 300(0,956)

V = 286,8 cm
3

Jadi, volume gas ketika bersuhu 15
o
C yaitu 286,8 cm
3
.

19. Suatu gas volumenya 0,5 m
3
 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2 m
3
. Jika energi yang dikeluarkan gas tersebut 3
×
 10
5
 joule dan suhu semula sebesar 150 K. Hitunglah:

a) Tekanan gas tersebut

b) Suhu selesai gas tersebut

Penyelesaian:

Diketahui:

V
1
 = 0,5 m
3

V
2
 = 2 m
3

W = 3 × 10
5
 joule

T
1
 = 150 K

Ditanyakan: P dan T
2

Jawab:

a) kita tahu bahwa usaha/energi yaitu gaya dikali perpindahannya, sedangkan tekanan yaitu gaya persatuan luas penampang.

W = F

s

Karena P = F/A, maa F = PA sehingga:

W = PA

s

A

s menghasilkan perubahan volume sehingga:

W = P

V

P = W/

V

P = (3 × 10
5
)/(2

 0,5)

P = (3 × 10
5
)/1,5

P = 2 × 10
5
N/m
2

b) untuk panas pada tekanan tetap

V/T = konstan

V
1
/T
1
 = V
2
/T
2

T
2
= V
2
T
1
/V
1

T
2
 = (2 × 150)/0,5

T
2
 = 300/0,5

T
2
 = 600 K

20. Tentukan dimensi dari konstanta gas R

Jawab:

PV = NRT

R

=

[M][L]
-1
[T]
-2
[L]
3

[N][θ]

R = [M][L]
2
[T]
-2
[N]
-1
[θ]
-1

Sebuah Benda Yang Terbuat Dari Baja Memiliki Panjang 1000 Cm

Sumber: http://fisikamilenial.blogspot.com/2019/01/belajar-fisika-20-rujukan-soal-pemuaian.html

Check Also

Harga Beras 10 Kg Di Pasar

Harga Beras 10 Kg Di Pasar 4 menit Kamu pasti sudah sering sekali mendengar ungkapan, …